液体燃料を用いた液滴パージ法による革新的実用型パルスデトネーションエンジンの実証

使用液体燃料的液滴吹扫方法的创新实用脉冲爆震发动机的演示

• 批准号: 25889033
• 负责人: 松岡 健
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-08-30 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25889033/
• 关键词: パルスデトネーションエンジン; パルスデトネーションロケットエンジン; 液滴パージ法

昨今の環境・エネルギー問題に対して、ブラッシュアップされた既存の推進・発電エンジンの飛躍的な性能向上は見込めない。最も激しい燃焼モードであるデトネーション波を利用したパルスデトネーションエンジン（PDE）は、既存のエンジンシステムを一新するポテンシャルを有する。PDEは、円筒形状の燃焼器内で、PDE1サイクル（推進剤の供給・デトネーション波の伝播・既燃ガスのパージ）を繰り返す。実用化の観点から、推進用PDEの次の明確な課題は、液体燃料・酸化剤の使用，高周波数作動による高推力重量比の実証である。本研究独自の手法である液滴パージ法の基礎実験（噴霧実験）を開始した。並行して、液体C2H4-液体N2Oを用いた回転バルブ式四気筒パルスデトネーションロケット（TODOROKI　II）を構築した（全長1.9 m、全重量32.5 kg）。液体推進剤を使用した推力測定実験を行い、約400 Hzの高周波数作動および256 Nの時間平均推力の発生を確認した。本研究が2006年に構築したTODOROKIの推力重量比を大幅に向上させた。この結果、液体酸化剤を使用したPDE作動を実証し、さらに、世界発の飛行試験を実現性を確認した。2013年10月20日には、名古屋大学内実験室にて、打ち上げ角度約10°の飛行試験に成功した。さらに、2013年12月01日には、筑波大学構内において、打ち上げ角度90°（垂直打ち上げ）での飛行試験に成功した。この一連の飛行試験によって、液体推進剤を使用したPDEトータルシステムでの実飛行環境下（６自由度下）推力実証および飛行特性の把握を行った。

Today's environmental problems are facing up to the existing problems of propulsion and transmission. The most exciting part of the project is to use the existing project (PDE) to create a new project. PDE is a combustion chamber with a cylindrical shape. PDE1 is a combustion chamber. The application of PDE is a key issue in the field of propulsion. The application of liquid fuel and acidizing agent and the realization of high thrust-to-weight ratio in high frequency operation are also discussed. This study was conducted on the basis of the spray method. TODOROKI II (1.9 m in length, 32.5 kg in weight) was constructed using liquid C2H4-liquid N2O. The thrust measurement of liquid propellant was carried out, and the generation of time-averaged thrust at high frequency of about 400 Hz was confirmed. The thrust to weight ratio of TODOROKI was significantly increased since 2006. The results, liquid acidification, PDE actuation, and worldwide flight trials were confirmed. On October 20, 2013, Nagoya University's flight test was successfully conducted at an angle of approximately 10°. On December 1, 2013, the flight test was successfully conducted at an angle of 90° (vertical) within the structure of Tsukuba University. The thrust performance and flight characteristics of this series of flight tests were verified in the real flight environment (6 degrees of freedom) using PDE.

项目成果

4気筒パルスデトネーションロケットエンジンシステムの垂直打ち上げ飛行実証

4缸脉冲爆震火箭发动机系统垂直发射飞行演示

• 发表时间: 2014
• 作者: 高木 駿介;両角 智人;松岡 健;笠原 次郎;松尾 亜紀子;船木 一幸
• 通讯作者: 船木 一幸

Study on a Rotary-Valved Four-Cylinder Pulse Detonation Rocket: Thrust Measurment by Ground Test

旋转阀四缸脉冲爆震火箭研究：地面试验推力测量

• 发表时间: 2014
• 作者: T.;Morozumi;R.;Sakamoto;T.;Kashiwazaki;J.;Kasahara;K.;Matsuoka;A.;Matsuo and I.;Funaki
• 通讯作者: Funaki

Thrust measurement of rotating detonation engine by sled test

• DOI: 10.2514/6.2014-4034
• 发表时间: 2014
• 作者: Y. Kato;K. Ishihara;Keita Gawahara;K. Matsuoka;J. Kasahara;A. Matsuo;I. Funaki

FLIGHT DEMONSTRATION OF A PULSE DETONATION ROCKET SYSTEM TODOROKI II

脉冲爆震火箭系统 TODOROKI II 的飞行演示

• 发表时间: 2014
• 作者: K.;Matsuoka;S.;Takagi;J.;Kasahara;T.;Morozumi;T.; A.;Matsuo and I.;Funaki
• 通讯作者: Funaki

Study on a Rotary-Valved Four-Cylinder Pulse Detonation Rocket: Six Degree-of-Freedom Flight Measurement

旋转阀四缸脉冲爆震火箭的六自由度飞行测量研究

• 发表时间: 2014
• 作者: K.;Matsuoka;S.;Takagi;J.;Kasahara;T.;Morozumi;T.;Kashiwazaki;Y.;Fujiwara;A.;Matsuo and I.;Funaki
• 通讯作者: Funaki